Переносит кислород гемоглобин гемоцианин
Содержание статьи
Голубая кровь или Гемоцианин вместо гемоглобина
Как мы уже знаем, основным отличием гемоглобина от хлорофилла является ион железа вместо магния. Подробнее — Хлорофилл и гемоглобин или Что общего между зелеными листьями и людьми
Что же будет, если вместо железа в крови будет медь? Кровь будет голубого (синего) цвета — цвет кожи будет соответствующий.
«Голубых кровей» — это в прямом смысле а не переносном или Синяя кожа — «медный» гемоглобин
Из Вики:
Гемоцианин (от др.-греч. αἷμα — кровь и др.-греч. κυανoῦς — лазурный, голубой) — дыхательный пигмент из группы металлопротеинов, является медьсодержащим функциональным аналогом гемоглобина. Встречается в крови моллюсков, членистоногих и онихофор. В пределах типа моллюсков гемоцианин широко распространён среди головоногих и некоторых брюхоногих. В пределах типа членистоногих — среди мечехвостов, ракообразных, паукообразных и многоножек, а недавно (2003) обнаружен и у представителя класса насекомых. Следует отметить, что гемоцианин моллюсков и членистоногих различается по структуре и некоторым свойствам, кроме того, существуют гемоцианины, выполняющие иные функции помимо переноса кислорода тканям. Так что можно говорить о гемоцианинах, как о группе сходных металлопротеинов.
Восстановленная форма гемоцианина бесцветна. Окисленная форма окрашивается в голубой цвет, наблюдается флуоресценция
Голубая кровь
Словосочетание «голубая кровь» появилось в лексиконе населения Европы относительно недавно, в XVIII веке. Считается, что это выражение возникло в испанской провинции Кастилия.
Именно там утонченные гранды гордо демонстрировали бледную кожу с проступающими синеватыми прожилками, являющуюся доказательством того, что их кровь не осквернена примесями «грязной» мавританской.
А существует ли она?
Для обеспечения жизнедеятельности организм должен потреблять кислород и выделять углекислый газ. Одна из главных функций крови — перенос кислорода и углекислого газа. Для этого «приспособлены» специальные элементы крови — дыхательные пигменты, которые содержат ионы металла, способные связывать молекулы кислорода и при необходимости отдавать их. У большинства животных дыхательным пигментом крови является гемоглобин, в состав которого входят ионы двухвалентного железа. Именно благодаря гемоглобину наша кровь красная.
Голубую кровь у некоторых позвоночных впервые описал знаменитый голландский натуралист Ян Сваммердам еще в 1669 году, однако объяснить природу этого явления ему не удалось. Только через два столетия, в 1878 году французский ученый Л. Фредерико изучил вещество, которое придавало крови моллюсков голубой цвет, и по аналогии с гемоглобином назвал его гемоцианином, от слов «тема» — «кровь» и «цианос» — «синий».
К этому времени было выяснено, что носителями голубой крови являются пауки, скорпионы и некоторые моллюски. Такой цвет придавали находящиеся в ней ионы меди. В гемоцианине одна молекула кислорода связывается с двумя атомами меди. При таких условиях и происходит посинение крови.
С точки зрения снабжения организма кислородом гемоцианин значительно уступает гемоглобину, в котором перенос осуществляется железом. Гемоглобин с этой важнейшей для жизнедеятельности организма задачей справляется в пять раз лучше.
Но и от меди, тем не менее, природа не отказалась полностью, а для некоторых животных и растений сделала ее совершенно незаменимой. И вот что интересно. Оказывается, родственные группы живых организмов могут иметь разную кровь, а произошли они вроде бы друг от друга. Например, у моллюсков кровь бывает красной, голубой, коричневой, с разными металлами. Выходит, что состав крови не столь уж важен для живых организмов.
Необычные люди
В XX веке происхождением голубой крови снова заинтересовались ученые. Они выдвинули гипотезу, что голубая кровь существует, и люди, в крови которых вместо железа преобладает медь -их назвали «кианетиками», — жили на нашей планете всегда. Правда, на самом деле кровь с преобладанием меди цвет имеет не голубой, а лиловый с синеватым оттенком.
Исследователи непознанного считают, что кианетики более живучи и жизнеспособны по сравнению с обычными людьми. Во-первых, они менее подвержены разнообразным заболеваниям крови. Во-вторых, их кровь обладает лучшей свертываемостью, и любые раны, даже очень тяжелые, не сопровождаются обильным кровотечением.
В качестве примера приводятся описываемые в исторической хронике события, когда израненные рыцари-кианетики не истекали кровью и продолжали успешно сражаться с маврами.
По мнению некоторых исследователей, кианетики появились на Земле неслучайно. Таким образом природа подстраховывалась на случай какой-либо глобальной катастрофы, которая может уничтожить большую часть человечества. Оставшиеся в живых более жизнестойкие голубокровные смогут дать начало еще одной, уже новой цивилизации.
Но есть и другое объяснение происхождения голубокровных людей: они потомки пришельцев из других планет.
Планета богов
Вселенная, в которой мы живем, многообразна. Даже в пределах Солнечной системы по спектральному излучению планет установлено, что они отличаются преобладающими в их строении элементами. Потому можно предположить, что где-то распространенного на нашей планете железа, играющего столь важную роль в жизнедеятельности внутренних органов организмов, очень мало, а меди — наоборот, очень много. Естественно, что там эволюция животного мира пойдет по пути использования для транспорта кислорода не железа, а меди. И люди и животные этой планеты будут обладать «аристократической», голубой кровью.
И вот эти голубокровные пришельцы прилетают на Землю и сталкиваются с местными жителями, живущими еще в каменном веке. Кем они, прилетевшие на «огненных птицах», могли показаться людям с планеты Земли? Всесильными богами! Письменности у большинства народов нашей планеты еще не было. Но о богах-пришельцах можно узнать из мифов, сказок, преданий.
В сказках и мифах очень редко можно увидеть у существ из «тридесятого государства» железо или услышать о твердом белом металле. А золото там встречается буквально на каждом шагу. Об этом можно прочесть у известного исследователя народных сказок В. Проппа: «Все, сколько-нибудь связанное с тридесятым государством, принимает золотую окраску. Дворец — золотой, предметы, которые нужно достать из тридесятого царства, — почти всегда золотые… В сказке о Жар-птице сидит Жар-птица в золотой клетке, конь имеет золотую узду, а сад Елены Прекрасной обнесен золотой оградой… Самой обитательнице этого царства, царевне, всегда присущ какой-нибудь золотой атрибут… Золотая окраска и есть печать иного царства».
Медь вместо железа?
Но был ли металл богов золотом? Как известно, чистое золото не только тяжелый, но и мягкий металл. Из него не сделаешь колесницу, да и в качестве орудия его не используешь.
И вот что интересно: в разных районах Земли не соприкасающиеся между собой цивилизации стали использовать не медь, а ее сплавы: с цинком — латунь и с оловом — бронзу. Причем находить эти «присадки» к медной руде — дело очень сложное, что могут подтвердить геологи. А металлурги не поверят, что оптимальное соотношение меди и олова для придания будущему металлу необходимых свойств было выявлено «методом научного тыка».
Другое дело, если эти технологии были принесены богами, прилетевшими с другой планеты, где десятки тысяч лет используется такая технология. И тогда «золотое царство», фигурирующее в сказках и мифах почти всех народов Земли, правильнее будет назвать «медным».
Изготовление медных орудий началось при первых фараонах (4000-5000 лет до н. э.), которые считались потомками богов, прилетевших с неба. Причем технология извлечения металла из руды как-то очень быстро распространилась по всей планете. Железо же появилось в обиходе людей намного позже — лишь во II тысячелетии до н. э.
Голубая кровь против красной
Боги, прилетевшие когда-то на Землю, кроме умения добывать и обращаться с металлом оставили еще один «подарок» аборигенам — голубую кровь у людей, чаще всего общающихся с ними, а после ставших правителями в разных странах.
Прилет богов и, главное, их длительное пребывание на Земле можно объяснить необходимостью добычи здесь каких-то элементов, отсутствующих на их родной планете. Причем для этого им было необходимо стать частью земной биосферы. Для того чтобы выжить, богам нужно было непрерывно пополнять собственный организм медью, необходимой для кроветворения. Но железо в организме химически более активно, чем медь. Поэтому, попадая в кровь богов, оно будет вытеснять медь из ее соединений в крови.
Чтобы сохранить свойства голубой крови, надо потреблять продукты с высоким содержанием меди и низким содержанием железа. Железа содержится много в бобовых, овощах, ягодах и мясных продуктах, а меди — в злаках, крупах, хлебных изделиях.
Боги совершают революцию
Стремление забросить привычные охоту и собирательство не было для древних людей насущной необходимостью. Людей в то время было мало, а лесов и дичи в них — много. Ягоды и съедобные плоды буквально лежали под ногами. Но человек под воздействием богов неожиданно начинает выращивать злаковые растения, бедные железом, зато богатые медью.
Прошло много веков после «революции», произошедшей в питании, но и сейчас в промышленно развитых странах, где большинство жителей оторваны от природного питания, популярно дополнительное обогащение хлебобулочных изделий железом для компенсации дисбаланса элементов.
О том, что эта революция была проведена именно появившимися на Земле богами, свидетельствует и специфика жертвоприношений им. Это, кстати, отражено и в христианской Библии. Одна из притчей рассказывает о том, что Бог отверг принесенного Каином ягненка и принял зерно Авеля.
Стремление уподобиться богам, достичь просветления, прикоснуться к высшему знанию во всех основных религиях, существующих на нашей планете, связано с вегетарианским образом жизни, принесенным на Землю богами с голубой кровью.
За все надо платить…
Однако прилетевшие на Землю с «медной» планеты боги оставили землянам не только начальные навыки в металлургии и стремление к вегетарианству как путь к нравственному самосовершенствованию.
Для дальних потомков богов, у которых в той или иной степени сохранилась голубая кровь, порой характерен избыток углекислого газа в крови. Он не был постоянным и привычным для их организмов.
Это подтверждается постоянной потребностью таких людей в спиртных напитках для компенсации вредного газа. Легендарную сому, хмельной квас и мед, пиво, девять сортов спиртных напитков, сделанных из маиса, боги дали американским индейцам и внесли их в список жертвоприношений! Боги даже не пренебрегали виноградным вином, в котором много железа. Видимо, трудна была их жизнь на Земле, раз потребность в алкоголе для компенсации углекислого газа была столь велика…
Михаил ТАРАНОВ
Источник
емоглобин. Роль гемоглобина в транспорте кислорода
Гемоглобин. Роль гемоглобина в транспорте кислородаОбычно из легких в ткани переносятся эритроцитами в химической связи с гемоглобином около 97% кислорода. Оставшиеся 3% кислорода транспортируются в физической растворенной форме плазмой крови. Таким образом, в нормальных условиях почти весь кислород переносится в ткани, будучи связанным с гемоглобином. а) Обратимая связь кислорода с гемоглобином. Химический состав гемоглобина представлен в отдельных статьях на сайте, где говорилось, что молекула кислорода легко и обратимо связывается с гемом гемоглобина. При высоком PO2, как это бывает в легочных капиллярах, кислород связывается с гемоглобином, а при низком PO2, как в капиллярах тканей, кислород освобождается от связи с гемоглобином. Такой механизм обеспечивает почти весь транспорт кислорода из легких в ткани.
1. Кривая диссоциации оксигемоглобина. На рисунке выше приведена кривая диссоциации оксигемоглобина, демонстрирующая прогрессивный прирост процентной доли оксигемоглобина (процента насыщения гемоглобина кислородом) при увеличении PO2 в крови. В крови, покидающей легкие и входящей в системные артерии, напряжение О2 обычно составляет примерно 95 мм рт. ст., и на кривой диссоциации видно, что насыщение системной артериальной крови кислородом составляет 97%. В нормальной возвращающейся из периферических тканей венозной крови напряжение О2 составляет около 40 мм рт. ст. и 75% — насыщение гемоглобина кислородом. 2. Максимальное количество кислорода, которое может находиться в связи с гемоглобином крови. В 100 мл крови здорового человека содержится около 15 г гемоглобина, и каждый грамм гемоглобина может связать максимально 1,34 мл кислорода (химически чистый гемоглобин может связать 1,39 мл кислорода, но примеси типа метгемоглобина снижают это количество). Итак, 15×1,34 = 20,1, значит, в среднем содержащееся в 100 мл количество гемоглобина при 100% насыщении может связать около 20 мл кислорода. Обычно это обозначают как 20 об% (объемных процентов). Кривая диссоциации оксигемоглобина может строиться не от процентного насыщения гемоглобина кислородом, а от количества содержания объемных процентов кислорода. 3. Количество кислорода, высвобождаемого гемоглобином во время прохождения артериальной крови через ткани. В обычных условиях в системной артериальной крови, насыщенной кислородом на 97%, общее количество связанного с гемоглобином кислорода составляет около 19,4 мл на 100 мл крови (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже). При прохождении через капилляры ткани этот объем снижается до 14,4 мл (PO2 — 40 мм рт. ст., насыщение гемоглобина — 75%). Итак, в нормальных условиях каждые 100 мл крови доставляют от легких к тканям около 5 мл кислорода.
4. Транспорт кислорода при тяжелой физической нагрузке. При тяжелой физической работе мышечные клетки потребляют кислород с повышенной скоростью, что может привести к падению PO2 в интерстициальной жидкости мышцы от нормального уровня 40 мм рт. ст. до 15 мм рт. ст. При таком низком парциальном давлении в каждых 100 мл крови остается только 4,4 мл связанного с гемоглобином кислорода. В этом случае каждые 100 мл протекающей крови отдают тканям 19,4 — 4,4, или 15 мл кислорода, т.е. каждый объем крови отдает тканям в 3 раза больше кислорода, чем в покое. Вспомните, что у хорошо тренированных бегунов-марафонцев сердечный выброс может увеличиться в 6-7 раз, чем при покое. Если умножить это увеличение сердечного выброса (6-7 раз) на увеличение высвобождения кислорода в тканях каждым объемом крови (3 раза), получается, что к тканям было доставлено в 20 раз больше кислорода, чем в покое. Далее в этой главе Вы узнаете о существовании других факторов, улучшающих доставку кислорода в ткани во время физической нагрузки, поэтому даже при очень напряженной физической работе наблюдается только очень небольшое снижение PO2 в мышечной ткани. Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин— Также рекомендуем «Коэффициент использования кислорода. Сохранение постоянства кислорода в тканях» Оглавление темы «Кислород и его доставка в организме»: |
Источник
родство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.
Оглавление темы «Вентиляция легких. Перфузия легких кровью.»: Сродство гемоглобина к кислороду. Изменение сродства гемоглобина к кислороду. Эффект Бора.Молекула гемоглобина может находиться в двух формах — напряженной и расслабленной. Расслабленная форма гемоглобина имеет свойство насыщаться кислородом в 70 раз быстрее, чем напряженная. Изменение фракций напряженной и расслабленной формы в общем количестве гемоглобина в крови обусловливает S-образный вид кривой диссоциации оксигемоглобина, а следовательно, так называемое сродство гемоглобина к кислороду. Если вероятность перехода от напряженной формы гемоглобина к расслабленной больше, то возрастает сродство гемоглобина к кислороду, и наоборот. Вероятность образования указанных фракций гемоглобина изменяется в большую или меньшую сторону под влиянием нескольких факторов. Основной фактор — это связывание кислорода с геминовой фуппой молекулы гемоглобина. При этом чем больше геминовых фупп гемоглобина связывают кислород в эритроцитах, тем более легким становится переход молекулы гемоглобина к расслабленной форме и тем выше их сродство к кислороду. Поэтому при низком Р02, что имеет место в метаболически активных тканях, сродство гемоглобина к кислороду ниже, а при высоком Р02 — выше. Как только гемоглобин захватывает кислород, повышается его сродство к кислороду и молекула гемоглобина становится насыщенной при связывании с четырьмя молекулами кислорода.
Когда эритроциты, содержащие гемоглобин, достигают тканей, то кислород из эритроцитов диффундирует в клетки. В мышцах он поступает в своеобразного депо кислорода — в молекулы миоглобина, из которого кислород используется в биологическом окислении мышц. Диффузия кислорода из гемоглобина эритроцитов в ткани обусловлена низким Р02 в тканях — 35 мм рт. ст. Внутри клеток тканей напряжение кислорода, необходимое для поддержания нормального метаболизма, составляет еще меньшую величину — не более 1 кПа. Поэтому кислород путем диффузии из капилляров достигает метаболически активных клеток. Некоторые ткани приспособлены к низкому содержанию Р02 в капиллярах крови, что компенсируется высокой плотностью капилляров на единицу объема тканей. Например, в скелетной и сердечной мышцах Р02 в капиллярах может снизиться чрезвычайно быстро во время сокращения. В мышечных клетках содержится белок миоглобин, который имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин. Миоглобин интенсивно насыщается кислородом и способствует его диффузии из крови в скелетную и сердечную мышцы, где он обусловливает процессы биологического окисления. Эти ткани способны экстрагировать до 70 % кислорода из крови, проходящей через них, что обусловлено снижением сродства гемоглобина к кислороду под влиянием температуры тканей и рН. Эффект рН и температуры на сродство гемоглобина к кислороду. Молекулы гемоглобина способны реагировать с ионами водорода, в результате этой реакции происходит снижение сродства гемоглобина к кислороду. При насыщении гемоглобина менее 100 % низкое рН понижает связывание кислорода с гемоглобином — кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо по оси х. Это изменение свойства гемоглобина под влиянием ионов водорода называется эффектом Бора. Метаболически активные ткани продуцируют кислоты, такую как молочная, и С02. Если рН плазмы крови снижается от 7,4 в норме до 7,2, что имеет место при сокращении мыщц, то концентрация кислорода в ней будет возрастать вследствие эффекта Бора. Например, при постоянном рН 7,4 кровь отдавала бы порядка 45 % кислорода, т. е. насыщение гемоглобина кислородом снижалось до 55 %. Однако когда рН снижается до 7,2, кривая диссоциации смещается по оси х вправо. В результате насыщение гемоглобина кислородом падает до 40 %, т. е. кровь может отдавать в тканях до 60 % кислорода, что на 1/з больше, чем при постоянном рН.
Метаболически активные ткани повышают продукцию тепла. Повышение температуры тканей при физической работе изменяет соотношение фракций гемоглобина в эритроцитах и вызывает смещение кривой диссоциации оксигемоглобина вправо вдоль оси х. В результате большее количество кислорода будет освобождаться из гемоглобина эритроцитов и поступать в ткани. Эффект 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) на сродство гемоглобина к кислороду. При некоторых физиологических состояниях, например при понижении Р02 в крови ниже нормы (гипоксия) в результате пребывания человека на большой высоте над уровнем моря, снабжение тканей кислородом становится недостаточным. При гипоксии может понижаться сродство гемоглобина к кислороду вследствие увеличения содержания в эритроцитах 2,3-ДФГ. В отличие от эффекта Бора, уменьшение сродства гемоглобина к кислороду под влиянием 2,3-ДФГ не является обратимым в капиллярах легких. Однако при движении крови через капилляры легких эффект 2,3-ДФГ на снижение образования оксигемоглобина в эритроцитах (плоская часть кривой диссоциации оксигемоглобина) выражен в меньшей степени, чем отдача кислорода под влиянием 2,3-ДФГ в тканях (наклонная часть кривой), что обусловливает нормальное кислородное снабжение тканей. Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин— Также рекомендуем «Углекислый газ. Транспорт углекислого газа.» |
Источник